JP4220640B2 - 海島型複合繊維の紡糸口金及びそれを用いた紡糸方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は複数の島成分ポリマー（以下、単に「島成分」とも称する）が海成分ポリマー以下、単に「海成分」とも称する）中に分散した海島型複合繊維（以下、単に「海島繊維」とも称する）の紡糸方法に関するものである。さらに詳しくは、海成分中の島成分が互いに接合することが無く、紡糸安定性に優れ、かつ組み立て、分解等の作業性に優れた海島型複合繊維の紡糸方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
海島型複合繊維とは、１本の単繊維中において、複数本の島成分を海成分中に連続的に分散させたものであり、紡糸工程以降の工程において、海成分を溶解除去することで、島成分のみを残し、１本の複合単繊維から複数本の極細繊維を得ることができる。
【０００３】
このような海島繊維を得るための紡糸口金構造としては、例えば特公昭４４−１８３６９号公報に提案されているものが有る。ここで、この従来の口金構造を簡単に説明すると、この口金構造は、下記の３つの手段を有する。
【０００４】
即ち、第１の手段は、海成分分配室（海成分溜り）と島成分分配室（島成分溜り）とを設け、ここから海成分と島成分とを紡糸口金の所定の位置にそれぞれ分配する手段である。次に、第２の手段は、分配された前記の海成分と島成分とからなる各分流をそれぞれ合流させて、芯部に島成分、鞘部に海成分を有する芯鞘型の複合流を形成させる手段である。そして、最後の第３の手段としては、合流させた各芯鞘型複合流を合流させて一本の単繊維として、海成分中に多数の島成分を有する海島型複合単繊維を紡糸口金から吐出させる手段である。
【０００５】
ところで、この従来型の紡糸口金では、前記の第２の芯鞘型の複合流を形成させる手段として、海成分を吐出させるための各海成分吐出孔に島成分を吐出させる細管（管状体）をそれぞれ挿入して、海成分分配室（海成分分配室）から供給される海成分によって島成分を囲繞させながら合流させることで、芯鞘型の複合流を形成させることを一大特徴としている。したがって、島成分は、前記の海成分分配室（海成分分配室）中へ直接供給される事はなく、必ず前記の海成分吐出孔内に挿入する形式を採っている。
【０００６】
しかしながら、この紡糸口金は、一部の海島成分の複合流が形成される部分にて島成分や海成分がわずかでも吐出変動を起こすと、ポリマー流の乱れが生じる。もし、このような事態を招来すると、他の位置の海島複合流形成部にも影響を与えて、本来は互いに分離したい島成分同士が融着した繊維ができてしまい、安定な紡糸が困難となる、という問題を有する。
【０００７】
そこで、この問題を解決するため、特開昭６０−１６２８０４号公報において、海島複合流の形成部について、細管（以下、「管状体」とも称する）から吐出した島成分と、海島複合流形成のための合流孔内にて管状体との隙間を流れる海成分のポリマー流速比を規定することで安定性を高めることが試みられている。また、特開昭５４−１２５７１８号公報には、海成分中に島成分を高密度で分布させるための紡糸方法が提案されている。
【０００８】
しかしながら、これら前掲の方法においては、安定な複合紡糸は可能であるが、既に述べたように管状体が海成分吐出孔内に挿入することが必須とされるために、前記管状体が海成分吐出孔内に正確に位置決めされて挿入される必要が有る。このため、紡糸口金の組み立て、分解作業に精度を要し、組み立て、分解作業時に、誤って管状体を変形させてしまったり、最悪の場合には、損傷してしまうこともあり、作業性に問題があった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述の課題を解決することを目的として為されたものであり、即ち、良好な海島複合流を形成させることができるのは勿論であるが、形成させた海島複合流を安定した状態で合流させることができ、且つ取り扱い性に優れた海島繊維を紡糸することが可能な海島型複合繊維紡糸口金と紡糸方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
ここに、前記の課題を解決するための本発明によれば、「海島型複合繊維を紡糸するための上口金板、中口金板、及び下口金板とをこの順に含む紡糸口金であって、
前記上口金板は、複数条に島成分をそれぞれ分流する管状体群がその内部に突設された海成分分配室を有し、
前記中口金板は、該管状体のそれぞれから分配供給された島成分と、海成分分配室から供給される海成分とが合流して導入されると共に、島成分が芯部、海成分が鞘部をそれぞれ構成する芯鞘型海島複合流を形成させる合流孔群を有し、そして
前記下口金板は、該中口金板を流下した前記芯鞘型海島複合流群を一つに合流させ、合流させて一体化した海成分中に複数の島成分を有する複合流を、細化させながら下方へ導く漏斗状に穿設された吐出孔を有すると共に、
更に、前記管状体群の各下端面と、この各下端面に対応する前記合流孔群の上端面とが同一面上、若しくは該同一面に近接するように設けられたことを特徴とする海島型複合繊維の紡糸口金」が提供される。
【００１１】
また、前記の紡糸口金を使用し、前記管状体内を流れる島成分の流速をＶ１、前記合流孔６内を流れる芯鞘型海島複合流の流速Ｖ２、そして合流孔の入口での海成分の合流孔への流入速度Ｖ３としたとき、Ｖ１、Ｖ２、及びＶ３が下記（１）式及び（２）式を同時に満足する事を特徴とする海島型複合繊維の紡糸方法が提供される。
１≦(Ｖ１／Ｖ２)≦５ ……（１）
３≦(Ｖ１／Ｖ３)≦１５ ……（２）
【００１２】
【発明の実施の形態】
以上に述べた本発明の実施の形態について、以下に図面を参照しながら、その作用と共に詳細に説明する。
【００１３】
ここで、図１は、本発明の海島繊維用紡糸口金の一部断面を模式的に例示した正断面図である。なお、該図１には、一本の海島型複合単繊維を吐出するための単繊維紡糸ユニットしか例示されていないが、一般にこれらの単繊維紡糸ユニットが一個の紡糸口金に複数個設けられて、複数本の海島型複合単繊維が集合したマルチフィラメントとして紡糸される。
【００１４】
ここで、参照符号ａとｂとは、それぞれ島成分と海成分とを表わし、これらは、それぞれ図中に示した矢印方向に流れる。このとき、紡糸口金パック内を流れる島成分ａ、海成分ｂ、或いはこれらの複合流は、極めて安定した層流状態に維持されていることは勿論である。このため、これらのポリマー流が形成する流線は、決して互いに交差する事はなく、その故に、海島型複合繊維、芯鞘型複合繊維、サイドバイサイド型複合繊維といった複合繊維を安定に溶融紡糸する事を可能とする。
【００１５】
また、参照符号１は上口金板、参照符号２は中口金板、参照符号３は下口金板、参照符号４は管状体、参照符号５は海成分導入孔、参照符号６は合流孔、参照符号７は吐出孔、参照符号８は島成分分配室、参照符号９は海成分導入路、そして、参照符号１０は海成分分配室をそれぞれ示す。
【００１６】
以上に述べた本発明の紡糸口金の実施形態において、前記図１に例示した上口金板１には、島成分ａを供給する島成分分配室８と海成分ｂを供給する海成分分配室１０とを備えている。
【００１７】
ここで、前者の島成分分配室８は、島成分ａを前記管状体４群のそれぞれに分配する役割を果たし、これによって、該管状体４群を介して、島成分ａを複数条にそれぞれ分流し、中口金板２に穿設された各合流孔６の上端部に分流した島成分ａの流れがそれぞれ導かれる。
【００１８】
他方、後者の海成分分配室１０は、図１の実施形態において示したように、例えば上口金板１と中口金板２との間に形成された間隙によって形成され、海成分導入路９から海成分導入孔５を介して供給された海成分ｂを前記の各合流孔６へ分配する役割を果たす。
【００１９】
その際、該海成分分配室１０には、管状体４群が海成分分配室１０の内部に突出した状態、即ち、該海成分分配室１０に供給された海成分ｂが、突設された該管状体４群の周囲を囲繞して流れ、その後、各合流孔６の上端部へ導かれる。したがって、この過程では、島成分ａと海成分ｂとは、互いに交わる事が無く、それぞれ分離された状態で口金内を流れる事となる。
【００２０】
次に、中口金板２に関して述べると、該中口金板２は、島成分が芯部、海成分が鞘部をそれぞれ構成する芯鞘型海島複合流を形成させる合流孔６群を有している。このとき、前記上口金板１に設けられた管状体４群の各下端面と、この各下端面に対応する前記合流孔６群の上端面とが同一面上、若しくは該同一面に近接するように設けることが肝要である。
【００２１】
このようにすることで、組み立て、分解作業等において、管状体４群が中口金板２に干渉することがなくなり、管状体４が変形したり損傷したりすることを防ぐことができる。なお、このような理由を考慮すれば明らかなように、管状体４の下端面と合流孔６の上端面は実質的には同一平面上にあることが望ましい。
【００２２】
以上に述べたように、前記上口金板１の管状体４群から分配供給された島成分ａと海成分分配室１０へ導入された海成分ｂとを、前記管状体４群の下端面（合流孔６群の上端面）の近傍で、海成分ｂによって島成分ａを囲繞するように、合流させることができる。
【００２３】
しかも、鞘となる海成分ｂをその周囲に纏った、芯となる島成分ａから構成される芯鞘型の海島複合流を、芯鞘状態を維持したままで、各合流孔６へ導入する事ができる。したがって、この過程では、各合流孔６を流下する海島複合流は、島成分が芯部、海成分が鞘部をそれぞれ構成する芯鞘型海島複合流を形成している。
【００２４】
そして、最後に、前記のようにして各合流孔６の上端部近傍にて合流して形成された各芯鞘型海島複合流は、下口金板３へ導入される。なお、この下口金板３は、前記中口金板２を流下した前記芯鞘型海島複合流群を合流させて一体とし、一体化させた流れ中に複数の島成分を形成した複合一体流を、細化させながら下方へ導く漏斗状に穿設された吐出孔７を有する。
【００２５】
このようにして、前記中口金板２を流下した前記芯鞘型海島複合流群は、該吐出孔７にそれぞれ流入し、この吐出孔７の上方で集合させられて、ここで互いに貼り合せられて複合一体流となる。そして、この一体複合流が、吐出孔７を流下するに従って次第に細化させられ、最終的に下口金板３に穿設された吐出孔１１から１本の海島型複合単繊維として吐出される。なお、これらの海島型複合単繊維が多数本集合して、海島型複合マルチフィラメントとなることは前述の通りである。
【００２６】
次に、以上のように構成される本発明の海島型複合繊維の紡糸口金において、海島複合流の形成を安定させる紡糸方法について、図２を参照しながら説明する。
該図２において、図２（ａ)は、図1に例示した一組の管状体４と合流孔６を模式的に示した部分拡大正断面図である。また、図２（ｂ）及び（ｃ）は、図２（ａ）のＣ−Ｃ方向への矢視断面図と、Ｄ−Ｄ方向への矢視断面図とをそれぞれ示す。
【００２７】
ここで、前記図２（ａ）において、参照符号６ａは合流孔６のテーパ部、そして、参照符号６ｂはストレート部を示しており、該ストレート部６ｂは、前記テーパ部６ａに引き続いて連続して形成され、これによって合流孔６を形成している。また、参照符号Ｖ１は、管状体４内を流れる島成分ａの流速、参照符号Ｖ２は合流孔６内を流れる芯鞘型海島複合流の流速、参照符号Ｖ３は合流孔６の入口での海成分ｂの流入速度をそれぞれ示す。その際、前記合流孔６に設けるテーパ部６ａは、合流孔６への海成分ｂの導入を容易にするとともに、一般的にストレート部６ｂの穴あけ加工時の位置決めの役目を果たす。したがって、合流孔６のテーパー部６ａは、本発明において必須であるというわけではないが、前記のような理由から設けることが望ましい。
【００２８】
更に、前記図２（ｂ）及び（ｃ）において、参照符号Ｓ１は管状体断面積、参照符号Ｓ２は合流孔ストレート部断面積、参照符号Ｓ３は合流孔導入部の内径と管状体外径で囲まれた断面積をそれぞれ示す。また、Ｑ１、Ｑ２、及びＱ３をそれぞれ管状体４内を流れる島成分ａの体積流量、合流孔６内を流れる芯鞘型海島複合流の体積流量、そして、合流孔６の入口での海成分ｂの体積流量と定義すると、前記Ｖ１、Ｖ２、及びＶ３は、それぞれ、Ｖ１＝Ｑ１／Ｓ１、Ｖ２＝Ｑ２／Ｓ２、及びＶ３＝Ｑ３／Ｓ３と表わすことができる。
【００２９】
この時、安定な海島繊維を得るためには、管状体４から吐出された島成分ａの合流孔６における速度変化が急速に変化する事を抑制する必要があり、この条件を満たすために、１≦(Ｖ１／Ｖ２)≦５とすることが望ましい。
【００３０】
もし、（Ｖ１／Ｖ２）＞５であれば、管状体４から吐出された島成分ａが合流孔６に導入される過程での流入速度の減速度合いが大きなりすぎる。このため、ポリマーの流れが不安定となり、合流孔６内で島成分ａが偏心した状態で芯鞘型海島複合流が形成されたり、さらに、海成分ｂが安定して合流孔６に入ることができないため、安定した芯鞘型海島複合流を形成することができず、最終的に良好な海島繊維を得ることができないという問題を惹起する。
【００３１】
また、（Ｖ１／Ｖ２）＜１の場合は、Ｓ２を小さくすること、及び／又は合流部６に導入される海成分ｂの流量を多くすることを意味し、前者の場合、管状体４と合流孔６の加工位置精度の影響を受けやすくなり、前記同様、島成分ａが偏心した海島複合流が形成されることになり不安定となる。また、後者の場合、海成分ｂは紡糸工程以降の工程において、不要なものとして除去する必要があるため、海成分ｂを増やすことは経済的に不利であるため、望ましくない。
【００３２】
また、通常、合流孔６の上端部におけるポリマー合流部において、導入される海成分ｂは島成分ａに比べ、流量が少なくなるために速度が低下して、結果的に島成分ａに対してブレーキをかけるという事態を惹起する。このため、合流部６への導入部での島成分ａと海成分ｂの流速差を抑える必要がある。したがって、このような理由から、３≦(Ｖ１／Ｖ３)≦１５とすることが望ましい。
【００３３】
この場合、もし、（Ｖ１／Ｖ３）＞１５であれば、Ｖ１に対して、Ｖ３が非常に小さいことを意味し、海成分ｂの流れが島成分ａの流れに対してブレーキとなって、不安定になる。また、３＞（Ｖ１／Ｖ３）の場合は、Ｓ３を小さくすること、及び／又は合流部６に導入される海成分ｂの流量を多くすることを意味し、前記同様、前者の場合、管状体４と合流孔６の加工位置精度の影響を受けやすくなり、前記同様、島成分ａが偏心した芯鞘型海島複合流が形成されることになり不安定となる。また、後者の場合、海成分ｂは、紡糸工程以降の何れかの海成分除去工程において除去するため、海成分ｂを増やすことは経済的に不利であるため、望ましくない。
【００３４】
次に、本発明の他の実施態様について図３を用いて説明する。なお、該図３は、図1に例示した一組の管状体４と合流孔６とにおいて、島成分ａと海成分ｂとが合流する合流部を模式的に例示した部分拡大正断面図である。
【００３５】
該図３において、参照符号φＥは管状体４の導入部内径、参照符号φＦは管状体４の吐出部内径をそれぞれ示す。ここで、φＦをφＥに比べ、大きくすることで、合流孔６へ入る島成分の流速を減少させることができるため、より安定な海島複合流を形成することができる。
【００３６】
なお、その形状は図示したような面取り以外に、Ｒ形状でもよく、その加工は、切削加工、流体加工等が適宜選択できる。ここで、重要なことは、合流孔６へ入る島成分ａの流速変化を急激ではなく、段階的に行うことでより、安定な海島複合流を形成することである。そのためには、φＦをφＥに比べ大きくすることで達成できるのである。
【００３７】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明によれば、「島成分と海成分からなる芯鞘型海島複合流の流れ状態を安定させることで、紡糸口金に穿孔する紡糸孔の数を多孔化しても、島成分同士が合体することなく、しかも、組み立てや分解時等において、その作業性に優れた海島型複合繊維用紡糸口金とその紡糸方法を提供することができる。」という格別顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の海島繊維用紡糸口金を模式的に例示した断面図である。
【図２】島成分と海成分とが合流する合流部を模式的に例示した部分拡大正断面図である。
【図３】本発明の他の実施態様を模式的に例示した、島成分と海成分との合流部を模式的に例示した部分拡大図である。
【符号の説明】
１ 上口金板
２ 中口金板
３ 下口金板
４ 管状体
５ 海成分導入孔
６ 合流孔
７ 吐出孔
８ 島成分分配室
９ 海成分導入路
１０ 海成分分配室

Claims (3)

1. 海島型複合繊維を紡糸するための上口金板、中口金板、及び下口金板とをこの順に含む紡糸口金であって、
   前記上口金板は、複数条に島成分をそれぞれ分流する管状体群がその内部に突設された海成分分配室を有し、
   前記中口金板は、該管状体のそれぞれから分配供給された島成分と、海成分分配室から供給される海成分とが合流して導入されると共に、島成分が芯部、海成分が鞘部をそれぞれ構成する芯鞘型海島複合流を形成させる合流孔群を有し、そして
   前記下口金板は、該中口金板を流下した前記芯鞘型海島複合流群を一つに合流させ、合流させて一体化した海成分中に複数の島成分を有する複合流を、細化させながら下方へ導く漏斗状に穿設された吐出孔を有すると共に、
   更に、前記管状体群の各下端面と、この各下端面に対応する前記合流孔群の上端面とが同一面上、若しくは該同一面に近接するように設けられたことを特徴とする海島型複合繊維の紡糸口金。
2. 前記上口金板の管状体に関して、島成分の導入部内径よりも吐出部内径が大きいことを特徴とする請求項１記載の海島型複合繊維の紡糸口金。
3. 請求項１又は請求項２記載の紡糸口金を使用し、前記管状体内を流れる島成分の流速をＶ１、前記合流孔６内を流れる芯鞘型海島複合流の流速Ｖ２、そして合流孔の入口での海成分の合流孔への流入速度Ｖ３としたとき、Ｖ１、Ｖ２、及びＶ３が下記（１）式及び（２）式を同時に満足する事を特徴とする海島型複合繊維の紡糸方法。
   １≦(Ｖ１／Ｖ２)≦５ ……（１）
   ３≦(Ｖ１／Ｖ３)≦１５ ……（２）

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